KR101317341B1

KR101317341B1 - 계층３ 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법 및 이를 채용한 이동형 위성단말 장치

Info

Publication number: KR101317341B1
Application number: KR1020090127728A
Authority: KR
Inventors: 홍현하; 신민수; 장대익; 이호진
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2013-10-11
Also published as: KR20110071222A; FR2954657A1; US20110149906A1

Abstract

계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간을 단축할 수 있는 방법 및 이러한 방법을 채용한 이동형 위성단말 장치가 제공된다. 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법은, 모바일 라우터가 연결된 위성망의 홈에이전트에서 모바일 라우터의 핸드오버시 패킷정렬 시간을 단축하는 방법에 있어서, 모바일 라우터의 위성링크를 통해 모바일 라우터로 제1 패킷 및 제2 패킷을 전송하는 단계; 위성링크를 통해 모바일 라우터로 순서제어 패킷을 전송하는 단계; 및 모바일 라우터의 무선링크를 경유하여 모바일 라우터로 제3 패킷을 전송하는 단계를 포함한다. 순서제어 패킷은 모바일 라우터에 순서가 뒤바뀌어 도착한 제2 및 제3 패킷들에 대한 순서 정렬을 빠르게 하기 위한 기준 시간 제공 역할을 한다.

이동형 위성단말, L3 핸드오버, 빠른 패킷정렬, 모바일 라우터, 패킷 순서

Description

계층３ 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법 및 이를 채용한 이동형 위성단말 장치{Method for Reducing Packet Ordering Time of Layer 3 Handover and Mobile Satellite Terminal Using the same}

본 발명은 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간을 단축할 수 있는 방법 및 이러한 방법을 채용한 이동형 위성단말 장치에 관한 것이다.

본 발명은 방송통신위원회 정보통신산업원천기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호: 2009-F-039-01, 과제명: 고효율 위성 리턴링크 접속 핵심기술 개발]

위성 및 무선 네트워크 기술의 발전과 이동성 지원에 대한 사용자의 요구가 증대됨에 따라 끊김 없는 서비스 지원을 위하여 Mobile IP 와 이를 확장한 NEtwork MObility(NEMO) Basic Support 프로토콜이 등장하였다.

NBS(NEMO Basic Support)는 모바일 라우터(MR: Mobile Router)와 홈에이전트(HA, Home Agent) 간의 위성링크와 지상 무선링크의 양방향 터널을 이용하여 통신을 하도록 하고 있기 때문에 이동네트워크에 속한 노드(MNN: Mobile Network Node)가 상대 노드(CN: Correspondent Node)와 통신을 할 경우 그 패킷은 모바일 라우터의 홈 에이전트를 거치며 터널링을 수행하게 된다. 이와 같은 이종망 간 핸드오버의 경우 빠른 핸드오버를 위한 fast MIP 기술을 적용하여도, 위성망과 지상망 간의 전송 지연 차이로 인하여 패킷 순서가 바뀌어 모바일 라우터에 전달되기 때문에 패킷 재정렬 처리 시간의 증가로 인하여 위성 음영 구간으로 이동시에 서비스 지연이 발생하게 된다.

본 발명은 위성망에서 무선망으로의 핸드오버시 IPv4 인터넷 프로토콜 기반의 모바일 네트워크 기술을 이용하여 패킷정렬 처리 시간을 최소화할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 위성망에서 무선망으로의 핸드오버시 패킷정렬 처리 시간을 단축함으로써 위성 음영 구간에서도 서비스 지연을 방지할 수 있는 이동형 위성단말장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 모바일 라우터가 연결된 위성망의 홈에이전트에서 모바일 라우터의 핸드오버시 패킷정렬 시간을 단축하는 방법에 있어서, 모바일 라우터의 위성링크를 통해 모바일 라우터로 제1 패킷 및 제2 패킷을 전송하는 단계; 위성링크를 통해 모바일 라우터로 순서제어 패킷을 전송하는 단계; 및 모바일 라우터의 무선링크를 경유하여 모바일 라우터로 제3 패킷을 전송하는 단계-여기서, 무선링크는 위성망에서 무선망으로 이동하는 모바일 라우터의 등록 요구 메시지에 응답하여 활성화됨-를 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법이 제공된다. 여기서, 순서제어 패킷은 모바 일 라우터에 순서가 뒤바뀌어 도착한 제2 및 제3 패킷들에 대한 순서 정렬을 빠르게 하기 위한 기준 시간 제공 역할을 한다.

순서제어 패킷을 전송하는 단계는 핸드오버 절차 수행중 순서제어 패킷을 생성하고 생성된 순서제어 패킷을 위성링크가 다운되기 전에 모바일 라우터로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법은 모바일 라우터의 요구에 따라 무선망의 방문에이전트를 경유하여 모바일 라우터와의 사이에 터널을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 방문에이전트로부터 모바일 라우터에 대한 등록 요구 메시지를 받고, 등록 응답 메시지를 방문에이전트로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

순서제어 패킷은 모바일 IPv4 인터넷 프로토콜 기반의 구조를 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 위성망과 무선망 접속을 위한 다중 인터페이스를 구비한 모바일 라우터에서 위성망에서 무선망으로의 핸드오버시 패킷정렬 시간을 단축하는 방법에 있어서, 위성링크를 통해 위성망의 홈에이전트로부터 제1 패킷 및 제2 패킷을 수신하는 단계; 위성망에서 무선망으로 이동함에 따라 무선망에 대한 MIP(Mobile Internet Protocol) 등록 절차를 수행하는 단계; MIP 등록 절차 수행 중에 위성링크를 통해 홈에이전트로부터 순서제어 패킷을 수신하는 단계; 무선망에 활성화된 무선링크를 경유하여 홈에이전트로부터 제3 패킷을 수신하는 단계; 및 순서제어 패킷의 수신 시점을 기준으로 순서가 뒤바뀌어 도착한 제2 및 제3 패킷들에 대한 순서를 정렬하는 단계를 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법이 제공된다.

순서제어 패킷은 순서제어용 헤더 및 제어 정보를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법은 무선망의 방문에이전트를 경유하여 홈에이전트와의 사이에 터널을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 그 경우, 무선링크에서 위치기반 트리거 신호 및 무선링크 업 트리거 신호를 수신하는 단계나, 방문에이전트로 등록 요구 메시지를 전송하고, 방문에이전트로부터 등록 응답 메시지를 받는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 위성망에서 데이터 송수신을 위한 위성링크를 형성하기 위한 제1 인터페이스; 무선망에서 데이터 송수신을 위한 무선링크를 형성하기 위한 제2 인터페이스; 제1 인터페이스 및 제2 인터페이스에 연결되고, 위성링크 또는 무선링크에서의 송수신 데이터를 처리하는 제어부; 및 위성망에서 무선망으로의 핸드오버시 제1 인터페이스에서 수신되는 순서제어 패킷을 검출하기 위한 순서제어 판단부를 포함하는 이동형 위성단말 장치가 제공된다. 여기서, 제어부는 순서제어 패킷의 수신 시점을 기준으로 위성링크과 무선링크에서 수신한 순서가 뒤바뀐 패킷 데이터들의 순서를 정렬한다.

순서제어 판단부는 핸드오버를 판단하는 망 전환 판단부; 및 망 전환 판단 결과에 따라 제1 인터페이스에 수신된 패킷 데이터 중 순서제어 패킷을 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.

제어부는 위성망에서 무선망으로의 핸드오버 중 무선링크에서 수신한 패킷 데이터를 임시 저장하는 버퍼를 포함할 수 있다.

제어부는 순서제어 패킷의 수신 시점부터 버퍼에 저장된 패킷 데이터를 순차적으로 처리할 수 있다.

제어부는 무선링크를 경유하여 홈에이전트와의 사이에 터널을 형성하고, 위성링크에서 수신한 위성링크 다운 트리거 신호에 따라 위성링크를 활성 상태에서 비활성 상태로 다운시킬 수 있다. 이 경우, 제어부는 무선링크에서 수신한 위치기반 트리거 신호 및 무선링크 업 트리거 신호에 따라 무선망의 방문에이전트에 대한 발견 및 등록 절차를 수행할 수 있다. 또한, 제어부는 방문에이전트로 등록 요구 메시지를 전송하고, 방문에이전트로부터 등록 응답 메시지를 받을 수 있다.

본 발명에 따른 이동형 위성단말 장치는 제어부에 연결되며 위성링크 또는 무선링크에서 전달되는 패킷 데이터를 고정 노드로 전달하고, 고정 노드로부터 패킷 데이터를 수신하며, 수신한 패킷 데이터를 제어부의 제어에 따라 제1 또는 제2 인터페이스로 전달하는 입출력 인터페이스를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이동형 위성단말 장치 즉 모바일 라우터와 고정 노드를 구비한 장치가 위성망에서 무선망으로 이동 시에 순서제어 패킷을 이용한 빠른 패킷정렬 기술을 적용함으로써, 이동형 위성단말 장치 또는 고정 노드의 HoA(Home of Address)를 변경하지 않고 교신 노드 간에 패킷 순서의 뒤바뀜 없이 서비스를 지속할 수 있다. 즉, 핸드오버 시의 패킷정렬 시간을 단축할 수 있고, 그에 의해 위성 음영 구간에서도 서비스 지연을 방지할 수 있다.

또한, 다중 인터페이스를 구비한 이동형 위성단말 장치가 위성망에서 위성 음영 구간인 무선망으로 이동 시에 PEP(Policy Enforcement Point) 등의 종래기술 대신에 위성망으로 받은 순서제어용 패킷을 이용하여 위성망 및 무선망으로부터 순서가 뒤바뀌어 입력되는 패킷들에 대하여 순서 정정을 빠르게 수행함으로써 고정 노드에게 위성 음영 환경에서도 연결중인 세션에 대하여 낮은 패킷 지연으로 서비스를 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 이동형 위성단말 장치가 위성 음영 구간으로 이동 시에 패킷정렬 제어 동작을 지체 없이 처리함으로써, 다중 인터페이스 기반의 이종망간 핸드오버 적용 시에 패킷 정렬로 인한 서비스 지연을 방지하고, 작은 용량의 패킷 버퍼에서도 낮은 지연으로 위성 멀티미디어 서비스를 제공 또는 이용할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들 및 후술되는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에 서 사용되는 용어 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명은 이종망간 핸드오버시 패킷정렬 처리시간을 단축하는 방법 및 이를 채용한 이동형 위성단말장치에 관한 것으로서, 이하에서는 위성망과 무선망 간의 핸드오버를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 모바일 라우터가 위성망 및 무선망 각각에 접속할 수 있는 위성망 인터페이스 및 무선망 인터페이스를 구비하여, 위성 가시 구간에서는 위성망에 접속하여 동작하고, 위성 신호가 수신되지 않는 음영 구간에서는 무선망으로 접속하는 경우를 예로 들어 설명한다. 또한 설명의 편의상 홈 망이 위성망이고, 방문 망이 무선망인 경우를 예로 든다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 및 무선 연동망 시스템 구성 및 이동형 위성단말 장치의 핸드오버를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 위성 및 무선 연동망 시스템은 위성망, 지상 무선망(이하, 무선망이라 한다), 또는 무선망과 위성망을 통해 서로 통신 가능하게 연결되는 고정 노드(FN: Fixed Node)(110)와 상대 노드(CN: Corresponding Node)(150)를 포함한다.

적어도 하나의 고정 노드(110)는 하나의 모바일 라우터(120)에 연결된다. 고정 노드(110)와 모바일 라우터(110)는 이동 노드(Mobile Network) 또는 모바일 네트워크(MN: Mobile Network)(100)를 형성할 수 있다. 상대 노드(150)는 모바일 네트워크(100)와 IPv4 인터넷 프로토콜 상에서 데이터 교환을 수행하는 또 다른 고정 노드를 구비할 수 있다.

모바일 라우터(120)는 어느 하나의 고정 노드(110)와 일체로 모듈화될 수 있는데, 그러한 경우 모바일 라우터(120)는 적어도 하나의 고정 노드(110)를 구비하는 모바일 네트워크(100)에 대응한다. 모바일 네트워크(100)는 예컨대 이동형 위성단말 장치로 구현될 수 있다.

이하의 설명에서, 고정 노드(110)는 이미 열려있는 세션을 종료하지 않고는 자신의 IP(Internet Protocol) 주소나 PoA(Point of Attachment)를 바꿀 수 없는 고정 호스트나 고정 라우터 자체 또는 이를 포함한 구성부를 칭한다. 그리고 모바일 라우터(120)는 모바일 네트워크(100)와 위성망, 무선망, 인터넷 또는 이들의 조합망 사이를 연결해 주면서 동적으로 PoA를 바꿀 수 있는 동적 호스트나 동적 라우터 자체 또는 이를 포함한 구성부를 칭한다.

또한, 위성 및 무선 연동망 시스템은 위성망에 위치하는 홈에이전트(HA: Home Agent)(140), 및 무선망에 위치하는 방문에이전트(FA: Foreign Agent)(130)를 포함한다. 모바일 네트워크(100) 및 상대 노드(150) 각각은 홈에이전트(140)를 경유하여 무선망과 연결되거나 방문에이전트(130)를 경유하여 위성망과 연결될 수 있다.

위성망은 DVB-S2(the Second Generation Digital Video Broadcasting) 또는 RCS(Return Channel via Satellite) 기반으로 양방향 인터넷 서비스 제공 가능한 통신 네트워크를 포함한다.

홈에이전트(140)는 위성망에 대한 모바일 네트워크(100)의 접속 라우터로서 작동하며, 지상의 고정 단말국이나 이동 단말국에 위치할 수 있다. 이동 단말국에 위치하는 경우, 고속 철도와 같은 고속 이동체에 대한 위성 인터넷 서비스를 제공할 수 있다.

무선망은 무선 랜이나 WiBro(Wireless Broadband) 기반의 통신 네트워크로서, 기지국 또는 접속국(BS: Base Station)을 포함할 수 있다. 접속국은 위성망의 고정 또는 이동 단말국에 대응할 수 있다.

방문에이전트(130)는 모바일 네트워크(100)가 위성망에서 무선망으로 핸드오버 하여 이동해오면 인터넷 프로토콜을 기반으로 모바일 네트워크(100)에 대하여 고속 인터넷 서비스를 제공한다. 인터넷 프로토콜은 IPv4가 사용될 수 있다. 방문에이전트(130)는 모바일 라우터(120)에 대한 무선망 접속 라우터이다. 본 실시예에서는, 모바일 라우터(120)와 무선 링크를 경유하여 양방향 링크로 연결된다.

전술한 위성 및 무선 연동망 시스템에 있어서, 위성망 기반의 멀티미디어 인터넷 서비스의 보편화에 따라 모바일 네트워크(100)가 위성망에서 무선망으로 핸드오버 하는 경우, 망 간 패킷(501, 503, 507) 전달의 지연 시간 차이로 발생하는 패킷 순서 뒤바뀜을 빠르게 정정하여, 위성 음영 환경에서도 연결중인 세션에 대하여 낮은 패킷 지연으로 서비스를 유지하는 기술이 필요하다.

이를 위하여 본 실시예에서는 위성망과 무선망을 모바일 IP(Mobile Internet Protocol, MIP) 기술로 연동하고 모바일 네트워크(100) 내에 구비된 모바일 라우터(120)에 순서제어 패킷(505)을 이용한 빠른 패킷정렬 기술을 적용함으로써, 뒤바뀐 패킷 순서를 빠르게 정정하여 위성 음영 구간에서도 하위의 고정 노드(110)에게 낮은 패킷 지연으로 무선 인터넷 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

즉, 본 실시예에서는, 모바일 라우터(120)가 위성망과 무선망에 접속할 수 있는 다중 인터페이스를 구비하고, 위성 가시 구간에서는 홈 망인 위성망에 접속하여 동작하고, 위성 신호가 보이지 않는 음영 구간에서는 서비스 단절을 방지하기 위하여 방문망인 무선망으로 계층 3(Layer 3)의 MIP 기반으로 접속하는 경우, 즉 위성망에서 무선망으로 핸드오버 하는 경우에, 순서제어용 패킷(167)을 모바일 라우터(120)로 추가로 전달하여 패킷 순서를 정정하는 것을 주된 기술적 특징으로 한다.

전술한 위성 및 무선 연동망 시스템에서의 이동형 위성단말 장치의 핸드오버 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모바일 네트워크(100)가 위성링크를 통한 서비스가 불가능한 위성 음영 구간에 들어가게 되면, 위성망에서의 홈에이전트(140)와 모바일 라우터(120) 간의 접속은 해제되고 무선망으로부터 CoA(Care-of-Address)를 할당받아 방문에이전트(130)를 경유하여 홈에이전트(140)와 모바일 라우터(120) 간에 새로 터널이 형성된다. 그러면, 모바일 라우터(120)에 연결된 고정 노드(110)는 고정 IP 주소인 HoA(Home of Address)의 변경 없이 상대 노드(150)과 끊김이 없는 인터넷 서비스를 지속할 수 있다.

이후에 이동형 위성단말 장치 즉 모바일 네트워크(100)가 위성망에 대한 접속이 가능하게 되면 위에서 기술한 무선망을 통한 터널은 해제되고 고정 노드(110)는 모바일 라우터(120) 및 홈에이전트(140) 간의 위성 링크를 통하여 고정 노 드(400)와 본래의 고정 IP 주소인 HoA로 인터넷 통신이 이루어진다.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 고정 노드(110)에서 제1 패킷(161), 제2 패킷(163), 및 제3 패킷(165)이 순서대로 출발하여 홈에이전트(140)로 전달되는 경우, 모바일 네트워크(100)가 위성망에서 무선망으로 핸드오버 하면, 제1 패킷(161)과 제2 패킷(163)은 위성링크를 통해 홈에이전트(140)에서 모바일 라우터(120)로 전달되는 패킷들이 되고, 제3 패킷(165)은 무선링크를 통해 홈에이전트(140)에서 모바일 라우터(120)로 전달되는 패킷이 될 수 있다.

즉, 모바일 네트워크(100)의 핸드오버시 홈에이전트(140)와 모바일 라우터(120) 간에 패킷 전달에 있어서, 위성망과 무선망 간의 지연 시간의 차이로 인하여 모바일 라우터(120)에 도착하는 패킷의 순서가 뒤바뀔 수 있다. 다시 말하면, 패킷 전송에 있어서, 현재 무선망보다 위성망의 경우가 상대적으로 지연 시간이 매우 크다. 따라서, 홈에이전트(140)에서 제2 패킷(163)과 제3 패킷(165)이 순차적으로 출발하였지만, 모바일 라우터(120)에는 제3 패킷(165)이 제2 패킷(163)보다 먼저 도착할 수 있다. 그러한 경우, 모바일 라우터(120)에서는 수신한 패킷들에서 패킷 순서 뒤바뀜 현상이 발생한다.

이러한 이종망간의 패킷 순서 뒤바뀜 현상시 기존 방식으로는 정책 실행자(PEP: Policy Enforcement Point)에 의해 기저장된 정책을 수행한다. 기존 정책으로는 예를 들어 핸드오버시 제대로 수신하지 못한 패킷들에 대하여 선택적인 재전송을 수행하는 방안이 사용될 수 있다.

본 실시예에서는, 뒤바뀐 패킷 순서를 빠르게 정정하기 위하여 모바일 라우 터(120)가 별도로 홈에이전트(140)로부터 받은 순서제어 패킷(167)을 이용하여 앞서 받은 패킷들의 순서를 빠르게 정렬하고, 순서가 정렬된 패킷들을 고정 노드(110)로 전달하도록 이루어진다.

순서제어 패킷(167)은 홈에이전트(140)에서 제2 패킷(163)의 전송 직후 생성되어 위성망을 통해 모바일 라우터(120)로 전송되는 것이 바람직하다. 하지만, 또 다른 실시예에서, 순서제어 패킷(167)은 홈에이전트(140)에서 생성되어 제3 패킷의 전송에 앞서 무선망의 방문에이전트(130)를 경유하여 모바일 라우터(120)로 전송될 수 있다.

이하에서는 순서제어 패킷을 사용하여 패킷정렬을 수행함으로써 패킷정렬 시간을 단축하는 과정을 좀더 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성망과 무선망 간 핸드오버시 패킷정렬 시간을 단축할 수 있는 처리 절차에 대한 흐름도이다.

도 2에서는 모바일 라우터(MR, 120)가 위성 및 무선망 간을 모바일 IPv4 기반의 핸드오버 시에 빠른 패킷정렬 처리 절차를 보여준다.

도 2를 참조하면, 모바일 라우터(120)는 홈 망인 위성망에서 홈에이전트(140)에 위성 링크로 접속을 형성하고 있다. 홈에이전트(140)에는 고정 노드(110)와 상대 노드(150)가 연결되어 있다. 고정 노드(110)는 고정 노드의 고정 홈 IP 주소인 HoA를 착신 주소로 하는 제1 패킷(Packet 1) 데이터를 상대 노드(150)로부터 수신한다(S201a, S201b, S201c).

이동형 위성단말 장치가 위성 음영 구간에 진입하면, 모바일 라우터(120)는 새로 접속하게 되는 무선망에 대하여 방문에이전트(FA, 130)와 무선링크를 형성하기 위한 MIP(Mobile Internet Protocol) 절차를 수행한다.

예를 들면, 모바일 라우터(120)의 무선 링크계층에서 무선링크 절차를 위한 무선링크 업 트리거(mobile link up trigger)가 발생하면, 모바일 라우터(120)에서의 무선링크 접속 절차가 수행된다(S203). 즉, 모바일 라우터(120)는 방문에이전트(130)로 에이전트 요청 메시지를 전송하고, 방문에이전트(130)로부터 에이전트 광고 메시지를 수신함으로써, 에이전트 발견(Agent Discovery) 절차를 수행한다(S205). 그리고, 모바일 라우터(120)는 MIP 등록 절차를 수행한다.

한편, 홈에이전트(140)는 MIP 등록 절차 도중 또는 MIP 등록 절차의 완료 전에 상대 노드(150)로부터 받은 제2 패킷(Packet 2) 데이터를 위성링크를 통하여 모바일 라우터(120)로 전달한다(S211a, S211b). 제2 패킷의 전송 후 방문에이전트(130)를 경유하는 MIP 등록 절차가 완료되면, 홈에이전트(140)는 순서제어 패킷(Sequence Control Packet)을 생성하고, 위성링크가 다운되기 전에 제2 패킷에 이어서 순서제어 패킷을 위성링크를 통하여 모바일 라우터(120)로 추가로 전달한다(S215).

방문에이전트(130)를 경유하는 MIP 등록 과정이 완료되면, 홈에이전트(140)와 모바일 라우터(120) 사이에는 새로운 터널(223)이 형성된다. MIP 등록 후에, 상대 노드(150)로부터 출발한 제3 패킷(Packet 3) 데이터는 홈에이전트(140)에서 터널(223)을 통하여 모바일 라우터(120)로 전송된다(S221a, S221b).

이때, 무선링크에 비해 위성링크 자체의 상대적으로 늦은 전달 지연으로 인 하여 위성망을 통해 홈에이전트(140)로부터 모바일 라우터(120)로 전달되는 제2 패킷 데이터는 홈에이전트(140)로부터 무선망의 방문에어전트(130)를 경유하여 모바일 라우터(120)로 전달되는 제3 패킷 데이터보다 모바일 라우터(120)에 늦게 도착된다. 따라서, 본 실시예에 따른 모바일 네트워크(100)는 순서제어 패킷을 사용하여 도착한 패킷들의 순서를 빠르게 정렬한다.

순서제어 패킷은 지상망을 통한 MR/FA/HA 간의 등록 요구/응답 절차가 종료되고 위상 링크로 제2 패킷을 마지막으로 보냄과 동시에 모바일 라우터(120)로 전송되는 것이 바람직하다. 이후, 제3 패킷부터 그 이후의 패킷은 터널을 통하여 홈에이전트(140)에서 모바일 라우터(120)로 전달된다.

한편, 모바일 라우터(120)는 위성망에서 무선망으로의 핸드오버를 위한 MIP 절차 시작 이후에 무선링크에서 전달되는 패킷 데이터를 버퍼에 저장한다. 그리고, 모바일 라우터(120)는 상기 L3 핸드오버시 위성 링크가 다운되기 전에서 위성링크로 받은 패킷 데이터를 고정 노드(110)에 그대로 전달한다. 본 실시예에서, 모바일 라우터(120)는 위성링크 다운 전에 위성링크를 통해 받은 제2 패킷 데이터를 그대로 고정 노드(110)로 전달하고 있다. 이때, 모바일 라우터(120)는 위성링크에서 순서제어 패킷이 도착하는지를 확인한다. 위성링크에서 순서제어 패킷의 수신이 확인되면, 모바일 라우터(120)는 버퍼에 순서대로 저장되어 있는 패킷 데이터를 핸드오버 이전에 마지막으로 도착한 제2 패킷 데이터에 이어서 고정 노드(110)로 순차적으로 전달한다.

다시 말하면, 본 실시예에서 모바일 라우터(120)는 위성망에서 무선망으로의 핸드오버시 위성링크를 통해 도착한 제2 패킷 데이터보다 무선링크를 통해 먼저 도착한 제3 패킷 데이터를 버퍼에 저장한 후 제2 패킷 데이터에 이어서 도착한 순서제어 패킷의 수신에 응답하여, 제2 패킷 데이터를 먼저 고정 노드(110)에 전달하고 그 다음에 제3 패킷 데이터를 고정 노드(110)에 전달한다(S217).

다음, 모바일 라우터(120)의 위성 링크계층에서 발생한 위성링크 다운 트리거 신호에 응하여 모바일 라우터(120)와 홈에이전트(140) 간의 위성링크는 비활성 상태로 진행된다(S225). 그리고, 상대 노드(150)에서 출발한 제4 패킷(Packet 4) 데이터는 방문에이전트(130)를 경유하며 홈에이전트(140)와 모바일 라우터(120) 사이를 연결하는 터널을 통해 고정 노드(110)로 전달된다(S231a, S231b).

그 후, 이동형 위성단말 장치 또는 모바일 네트워크(100)가 무선망에서 위성망으로 핸드오버 하는 경우, 홈에이전트(140)와 모바일 라우터(120) 간에 위성링크의 활성을 위한 MIP 절차가 수행된다(S235, S237). 여기서, MIP 절차는 위성링크 절차의 시작을 알리는 위성링크 업 트리거 신호에 따라 위성망의 에이전트를 발견하고 이 에이전트에 모바일 라우터(120)를 등록하기 위한 위성링크 절차를 포함한다.

위성링크를 위한 MIP 절차가 완료된 후, 모바일 라우터(120)의 무선 링크계층에서 무선링크 다운 트리거 신호를 발생된다(S239). 무선링크 다운 트리거 신호에 따라 모바일 라우터(120)와 방문에이전트(130) 간의 무선링크는 비활성 상태로 진행된다.

상대 노드(150)로부터 홈에이전트(140)로 전달된 제5 패킷(Packet 5) 데이터 는 위성링크를 통해 모바일 라우터(120)로 전송된다(S241a, 241b). 그리고 제5 패킷 데이터는 모바일 라우터(120)에서 고정 노드(110)로 전달된다. 이때, 위성망으로 통해 상대 노드(150)로부터 고정 노드(110)로 전송되는 제5 패킷 데이터는 제5 패킷 데이터의 도착 전후에 모바일 라우터(120)에 도착하는 다른 패킷 데이터들과의 패킷 순서가 뒤바뀔 염려가 없으므로 위성망의 전달 지연으로 인한 본 실시예의 패킷정렬 제어는 적용할 필요가 없다.

이와 같이 이동형 위성단말 장치는 위성망에서 무선망으로 핸드오버가 일어날 때에 위성망의 전달 지연으로 인하여 모바일 네트워크(100)에서 수신한 패킷의 순서가 바뀌게 되어 패킷 재정렬 처리가 요구되는데, 본 실시예에서는 PEP 등 종래기술 대신에 순서제어 패킷을 이용한 패킷정렬 절차를 수행함으로써, 이종망 간 핸드오버 시에도 패킷정렬 처리 시간을 단축할 수 있고, 그에 의해 위성 인터넷 서비스 등의 지연을 방지할 수 있다. 아울러, 패킷 전달 지연을 줄임으로써, 이동형 위성단말 장치에서 패킷 버퍼도 절약할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 위성단말 장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도 3을 참조하면, 이동형 위성단말 장치(300)는 위성망 인터페이스(310), 무선망 인터페이스(320), 제어부(330), 메모리(340), 입출력 인터페이스(350), 및 순서제어 판단부(360)를 구비한다.

본 실시예에 따른 이동형 위성단말 장치(300)는 모바일 라우터로서 도 1을 참조하여 앞서 설명한 모바일 라우터(120)를 포함할 수 있다. 예컨대, 모바일 라우 터는 고속 열차에 설치된 고정 노드를 위성망에 연결할 수 있도록 고속 열차에 탑재되는 라우터를 포함한다. 여기서, 고정 노드는 무선 통신이 가능한 휴대 단말, 퍼스널 컴퓨터 등을 포함한다.

즉, 본 실시예의 모바일 라우터는 이동형 위성단말 장치(300)가 위성망에서 무선망으로의 핸드오버시 무선 링크에서 수신한 패킷 데이터를 버퍼 또는 메모리에 순차적으로 저장하고, 위성링크에서 수신한 패킷 데이터를 먼저 처리한 후 위성링크에서 맨 마지막에 도착하여 순서제어 판단부(360)에서 검출된 순서제어 패킷의 수신 시점에 기초하여 버퍼 또는 메모리에 저장된 패킷 데이터를 처리하도록 구성한다.

위성망 인터페이스(310)는 위성망에 연결된 위성링크를 통해 데이터를 송수신하는 모듈 또는 이 모듈을 포함한 기능부를 칭한다. 예를 들면, 위성망 인터페이스(310)는 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)와 같은 방식으로 데이터를 변조하여 송신 처리하고, DVB-S(Digital Video Broadcasting - Satellite) 등과 같은 방식으로 복조하여 수신 처리한다.

무선망 인터페이스(320)는 무선망에 연결된 무선링크를 통해 데이터를 송수신하는 모듈 또는 이 모듈을 포함한 기능부를 칭한다. 예를 들면, 무선망 인터페이스(320)는 W-CDMA와 같은 방식으로 데이터를 변조하여 송신 처리하고, W-CDMA와 같은 방식으로 데이터를 복조하여 수신 처리한다. 이하, 위성망 인터페이스(310)를 제1 인터페이스로, 무선망 인터페이스(320)를 제2 인터페이스로 칭한다.

제어부(330)는 이동형 위성단말 장치의 동작에 필요한 메모리 영역과 데이터 를 처리하는 데 사용되는 버퍼를 위한 공간을 제공한다. 본 실시예에서, 제어부(330)는 순방향 링크를 통해 전달되는 DVB-S 상의 MPEG-2 데이터를 복조해 내는 데이터 처리부(도시 안됨)를 구비할 수 있다. 메모리(340)는 장치의 동작을 위한 운영체제의 저장공간을 제공한다.

또한, 제어부(330)는 메모리(340)와 연결되며 위성을 통해 순방향 링크로 전송되는 데이터의 수신 및 처리 동작을 제어하고, 사용자가 요구하는 데이터를 송신 데이터로 변환하여 역방향 링크를 통해 위성으로 송신하는 동작을 제어한다.

입출력 인터페이스(350)는 디스플레이부(도시 안됨), 및 외부 인터페이스부(도시 안됨)을 구비할 수 있다. 디스플레이부는 장치의 상태 등의 정보를 7-세그먼트(Segment) 등의 형태로 출력할 수 있다. 외부 인터페이스부는 최대 1Mbps의 직렬통신 인터페이스를 제공하는 직렬 통신부(도시 안됨), 10 base-T 이더넷 인터페이스를 제공하는 이더넷(도시 안됨), 및 위성 방송을 위한 아날로그 비디오/오디오 인터페이스를 제공하는 아날로그 오디오 및 비디오 인터페이스부(도시 안됨)를 구비할 수 있다.

순서제어 판단부(360)는 이동형 위성단말 장치(300)가 위성망에서 무선망으로 이동하는 경우, 무선링크에 대한 MIP 등록 절차를 수행하는 중에 위성링크로부터 제1 인터페이스(310)로 수신되는 순서제어 패킷을 검출한다. 그리고, 순서제어 판단부(360)는 순서제어 패킷의 수신 시점을 기준으로 위성망과 무선망으로 수신한 패킷 데이터들의 순서를 정렬하여, 해당 고정 노드로 전달한다.

도 4는 도 3의 이동형 위성단말 장치의 순서제어 판단부에 대한 개략적인 구 성도이다.

도 4를 참조하면, 순서제어 판단부(360)는 망 전환 판단부(362), 및 순서제어 패킷 검출부(364)를 구비한다.

망 전환 판단부(362)는 이동형 위성단말 장치(300) 또는 모바일 네트워크(도 1의 100 참조)가 위성망에서 무선망으로 이동함으로써 계층3 핸드오버를 위한 MIP 절차가 수행 중인가를 판단한다. 이러한 망 전환 판단은 방문에이전트 발견을 위한 에이전트 요청 메시지의 생성이나 에이전트 등록에 대한 요청 메시지의 생성을 토대로 이루어질 수 있다.

순서제어 패킷 검출부(이하, 간략히 검출부라고 한다)(364)는 망 전환 판단부(362)로부터 망 전환에 대한 정보를 받고, 망 전환 정보에 따라 제1 인터페이스로부터 수신되는 패킷 데이터들에서 순서제어 패킷을 검출한다. 검출된 순서제어 패킷은 모바일 라우터의 제어부로 전달된다.

본 실시예에 따르면, 모바일 라우터(도 1의 120 참조)는 이동형 위성단말 장치 또는 모바일 네트워크(100)가 위성망에서 무선망으로의 핸드오버시 무선 링크에서 수신한 패킷 데이터를 버퍼 또는 메모리에 순차적으로 저장하고, 위성링크에서 수신한 패킷 데이터를 먼저 처리한 후 위성링크에서 맨 마지막에 도착하여 순서제어 판단부(360)에서 검출된 순서제어 패킷의 수신 시점에 기초하여 버퍼 또는 메모리에 저장된 패킷 데이터를 처리하도록 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 순서제어 패킷 구조에 대한 개략적인 구성도이다.

도 5를 참조하면, 순서제어 패킷(500)은 IP 헤더(512), UDP 헤더(514), 및 모바일 IP 필드(516)를 구비한다. IP 헤더(512)는 발송지(Source) IP 주소와 목적지(Destination) IP 주소를 포함한다. 발송지 IP 주소는 홈에이전트의 주소를 포함하고, 목적지 IP 주소는 모바일 라우터의 HoA를 포함한다. UDP 헤더(514)는 가변적인 발송지 포트 번호(Source Port Number)와 목적지 포트 번호(Destination Port Number)를 포함한다. 목적지 포트 번호는 대응되는 등록 요구(Registration Request) 메시지의 발송지 포트를 포함한다. Mobile IP Field(516)는 8비트 타입 필드를 구비하고, 타입 필드에 정의된 특정값 x를 포함한다. 여기서, 특정값 x는 Registration Complete, 즉 무선망으로의 핸드오버 절차를 완료하고 위성망으로 마지막 패킷을 전송하였음을 표시한다.

본 실시예의 순서제어 패킷(500)은 계층3 핸드오버시 순서가 뒤바뀌어 도착한 패킷 데이터들의 순서정렬을 위한 패킷으로서, UDP(User Datagram Protocol) 기반의 Mobile IP 패킷을 이용하여 구현한 것이다. 즉 Mobile IP 패킷의 Type 필드(8비트)를 특정값 x로 새로 정의함으로써 기존의 프로토콜에 영향을 주지 않고 실시가 가능하다.

이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 및 무선 연동망 시스템 구성 및 이동형 위성단말 장치의 핸드오버를 설명하기 위한 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 및 무선 망간 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법에 대한 흐름도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 위성단말 장치에 대한 개략적인 구성도.

도 4는 도 3의 순서제어 판단부에 대한 개략적인 구성도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 순서제어 패킷 구조에 대한 개략적인 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 모바일 네트워크 110: 고정 노드

120: 모바일 라우터 130: 방문에이전트

140: 홈에이전트 150: 상대 노드

161, 163, 165: 패킷 167: 순서제어 패킷

300: 이동형 위성단말 장치 310: 제1 또는 위성망 인터페이스

320: 제2 또는 무선망 인터페이스 330: 제어부

340: 메모리 360: 순서제어 판단부

500: 순서제어 패킷

Claims

모바일 라우터가 연결된 위성망의 홈에이전트에서 상기 모바일 라우터의 핸드오버시 패킷정렬 시간을 단축하는 방법에 있어서,

상기 모바일 라우터의 위성링크를 통해 상기 모바일 라우터로 제1 패킷 및 제2 패킷을 전송하는 단계;

상기 위성링크를 통해 상기 모바일 라우터로 순서제어 패킷을 전송하는 단계; 및

상기 모바일 라우터의 무선링크를 경유하여 상기 모바일 라우터로 제3 패킷을 전송하는 단계-여기서, 상기 무선링크는 상기 위성망에서 무선망으로 이동하는 상기 모바일 라우터의 등록 요구 메시지에 응답하여 활성화됨-를 포함하고,

상기 순서제어 패킷은 상기 모바일 라우터에 순서가 뒤바뀌어 도착한 상기 제2 및 제3 패킷들에 대한 순서 정렬을 위한 기준 시간을 제공하는 것인 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
제1항에 있어서,

상기 순서제어 패킷을 전송하는 단계는 상기 핸드오버 절차 수행 중 상기 순서제어 패킷을 생성하고 생성된 상기 순서제어 패킷을 상기 위성링크가 다운되기 전에 상기 모바일 라우터로 전송하는 단계를 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
제2항에 있어서,

상기 모바일 라우터의 요청에 따라 상기 무선망의 방문에이전트를 경유하여 상기 모바일 라우터와의 사이에 터널을 형성하는 단계를 더 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
제3항에 있어서,

상기 방문에이전트로부터 상기 모바일 라우터에 대한 등록 요구 메시지를 받고, 등록 응답 메시지를 상기 방문에이전트로 전송하는 단계를 더 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
제1항에 있어서,

상기 순서제어 패킷은 모바일 IPv4 인터넷 프로토콜 기반의 구조를 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
위성망과 무선망 접속을 위한 다중 인터페이스를 구비한 모바일 라우터에서 상기 위성망에서 상기 무선망으로의 핸드오버시 패킷정렬 시간을 단축하는 방법에 있어서,

위성링크를 통해 상기 위성망의 홈에이전트로부터 제1 패킷 및 제2 패킷을 수신하는 단계;

상기 위성망에서 상기 무선망으로 이동함에 따라 상기 무선망에 대한 MIP(Mobile Internet Protocol) 등록 절차를 수행하는 단계;

상기 MIP 등록 절차 수행 중에 상기 위성링크를 통해 상기 홈에이전트로부터 순서제어 패킷을 수신하는 단계;

상기 무선망에 활성화된 무선링크를 경유하여 상기 홈에이전트로부터 제3 패킷을 수신하는 단계; 및

상기 순서제어 패킷의 수신 시점을 기준으로 순서가 뒤바뀌어 도착한 상기 제2 및 제3 패킷들에 대한 순서를 정렬하는 단계를 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
제6항에 있어서,

상기 순서제어 패킷은 상기 순서제어 패킷임을 표현하는 헤더 정보를 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
제6항에 있어서,

상기 무선링크에서 위치기반 트리거 신호 및 무선링크 업 트리거 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
제8항에 있어서,

상기 무선망의 방문에이전트로 등록 요구 메시지를 전송하고, 상기 방문에이전트로부터 등록 응답 메시지를 받는 단계를 더 포함하는 계층3 핸드오버 시의 패킷정렬 시간 단축 방법.
위성망에서 데이터 송수신을 위한 위성링크를 형성하기 위한 위성망 인터페이스와 무선망에서 데이터 송수신을 위한 무선링크를 형성하기 위한 무선망 인터페이스;

상기 위성망 인터페이스 및 상기 무선망 인터페이스에 연결되고, 상기 위성링크 또는 상기 무선링크에서의 송수신 데이터를 처리하는 제어부; 및

상기 위성망에서 상기 무선망으로의 핸드오버시 상기 위성망 인터페이스에서 수신되는 순서제어 패킷을 검출하기 위한 순서제어 판단부를 포함하고,

상기 제어부는, 상기 순서제어 패킷의 수신 시점을 기준으로 상기 위성망과 상기 무선망으로 각각 수신한 순서가 뒤바뀐 패킷 데이터들의 순서를 정렬하며, 상기 무선링크를 경유하여 상기 위성망의 홈에이전트와의 사이에 터널을 형성하고, 상기 위성링크에서 수신한 위성링크 다운 트리거 신호에 따라 상기 위성링크를 활성 상태에서 비활성 상태로 다운시키는 것을 특징으로 하는 이동형 위성단말 장치.
제10항에 있어서,

상기 순서제어 판단부는 상기 핸드오버를 판단하는 망 전환 판단부; 및

상기 위성망 인터페이스에 수신된 패킷 데이터 중 상기 순서제어 패킷을 검출하는 검출부를 포함하는 이동형 위성단말 장치.
제11항에 있어서,

상기 제어부는 상기 검출부의 출력 신호에 응답하여 상기 위성망에서 상기 무선망으로의 핸드오버 중 상기 무선링크에서 수신한 패킷 데이터를 임시 저장하는 버퍼를 구비하는 이동형 위성단말 장치.
제12항에 있어서,

상기 제어부는 상기 순서제어 패킷의 수신 시점부터 상기 버퍼에 저장된 상기 패킷 데이터를 순차적으로 처리하는 이동형 위성단말 장치.
삭제
제10항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 무선링크에서 수신한 위치기반 트리거 신호 및 무선링크 업 트리거 신호에 따라 상기 무선망의 방문에이전트에 대한 발견 및 등록 절차를 수행하는 이동형 위성단말 장치.
제15항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 방문에이전트로 등록 요구 메시지를 전송하고, 상기 방 문에이전트로부터 등록 응답 메시지를 받는 이동형 위성단말 장치.
제10항에 있어서,

상기 제어부에 연결되며 상기 위성링크 또는 상기 무선링크에서 전달되는 패킷 데이터를 고정 노드로 전달하고 상기 고정 노드로부터 패킷 데이터를 수신하며, 수신한 패킷 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 또는 제2 인터페이스로 전달하는 입출력 인터페이스를 더 포함하는 이동형 위성단말 장치.